CN1925454A - 对通信报文进行头压缩的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种对通信报文进行头压缩的方法，其核心是：定义无线接口用户面的协议栈；基于所述定义的协议栈对接入网和核心网接口之间的数据包进行头压缩处理。通过本发明，能够对接入网和核心网接口之间的数据进行高效的压缩，从而节省该接口的传输带宽，降低用户面的传输时延，提高业务数据传输的资源使用效率。

Description

对通信报文进行头压缩的方法

技术领域

本发明涉及领域，尤其涉及一种对通信报文进行头压缩的方法。

背景技术

UMTS(Universal Mobile Telecommunications System；通用移动通信系统)是采用WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access；宽带码分多址接入)空中接口技术的第三代移动通信系统，通常也将UMTS系统称为WCDMA通信系统。

UMTS系统采用了与第二代移动通信系统类似的结构，如图1所示，包括无线接入网络(Radio Access Network，RAN)，如UTRAN(UMTSTerritorial Radio Access Network UMTS；陆地无线接入网)、核心网络(Core Network，CN)、外部网络和用户设备(User Equipment，UE)。

其中无线接入网络用于处理所有与无线有关的功能，而CN处理UMTS系统内所有的话音呼叫和数据连接，并实现与外部网络的交换和路由功能。CN从逻辑上分为电路交换域(Circuit Switched Domain；CS)和分组交换域(Packet Switched Domain；PS)。

UTRAN的结构如图2所示，它包含一个或几个无线网络子系统(RadioNetwork Subsystem；RNS)。一个RNS由一个无线网络控制器(RNC)和一个或多个基站(NodeB)组成。RNC与CN之间的接口是Iu接口，NodeB和RNC通过Iub接口连接。在UTRAN内部，无线网络控制器(Radio NetworkController；RNC)之间通过Iur互联，Iur可以通过RNC之间的直接物理连接或通过传输网连接。RNC用来分配和控制与之相连或相关的NodeB的无线资源。NodeB则完成Iub接口和Uu接口之间的数据流的转换，同时也参与一部分无线资源管理。

在UMTS网络中，为了提高无线空中接口数据传输的效率，提高无线资源的使用率，在RNC和UE之间使用压缩/解压缩操作。该操作由RNC中的PDCP协议实现，它负责将从SGSN-RNC的GTP隧道中解出的外网IP数据包进行头压缩，压缩后的IP包头大小是压缩前的几十分之一。该操作极大提高了实时性业务等载荷占包大小比例非常小的业务的传输效率。头压缩可以使用不同的压缩算法，例如有IPHC(RFC2507)和ROHC(RFC3095)等，这些算法可以压缩不同类型的数据报头，例如可以压缩TCP/IP或者RTP/UDP/IP等。

考虑到未来网络的竞争能力，提供商纷纷提出一些演进的网络架构，演进的目的是为了提供一种低时延、高数据速率、高系统容量和覆盖、低成本、完全基于IP的网络。其中目前比较流行的是3GPP提供的两层节点网络架构和三层节点网络架构。

图3所示为两层节点网络架构，图4所示为三层节点的网络架构，在所述网络架构中，包括：ERS(Edge Radio Station；边界无线站)和IAGW(IPAccess GateWay；IP接入网关)。

其中所述ERS是演进后的Node B，具有目前RNC的功能，并能够采取新的物理层技术，如OFDM(Orthogonal Frquency Division Multiplexing；正交频分复用)。所述IAGW具有部分SGSN的功能和目前GGSN的功能。

与本发明相关的现有技术一的技术方案，是基于现有3G技术定义的用户面的协议栈实现的头压缩方法。

现有3G技术定义的用户面的协议栈，如图5所示，头压缩是由图5中的Uu接口的PDCP协议栈来完成。

PDCP实现头压缩功能的基本流程是：UTRAN在Uu接口通过RRC协议建立RB承载时，在其消息中包含有PDCP-Info信息单元，该信息单元携带有压缩算法和压缩的参数，UE在接收到这些参数后将其保存在UE中，并要同UE支持的压缩算法和能力比较。当协商好后，UE就可以根据应用层IP流的特征按照压缩算法建立Context(上下文)，Context建立起来后在该承载上的所有IP流就可以根据压缩算法进行压缩。

上行数据流到达UTRAN的PDCP协议层后，该协议按照建立的Context解压缩包，解压成功后将包转交GTP-U层进行下一步的处理。在Iu-PS接口，数据包将进行隧道封装和传递，没有再对包进行压缩的功能。

由上述现有技术的技术方案可以看出，其存在如下缺陷：

在现有技术下，头压缩是由图5中的Uu接口的PDCP协议栈来完成，而在接入网和核心网络之间的Iu-PS接口还没有头压缩的功能。因此接入网和核心网之间的IP传输时延和传输效率问题并没有得到解决。

另外，现有的3G网络由于RNC实现了头压缩功能，因此客观上使得RNC和NodeB之间的Iub接口上的数据也是压缩的，这对于节省运营上最后一公里或者说backhaul(回程)传输资源投资来说非常重要，在演进网络中，由于RNC的大部分功能下移到了ERS，如果头压缩功能也随之下移的话，IAGW和ERS之间的传输资源由于仍然具有以前最后一公里的特征，如果在这条链路上没有压缩，那么运营商的建网成本将会非常大，因为最后一公里链路量非常大，如果再有很大的带宽需求，投资增大将不可避免。

而且，在未来网络演进架构中，CS域将消失，只有PS域存在，话音将通过VOIP的形式由PS域承载，这就意味着未来的接入网和核心网之间将有大量的VOIP的RTP包，而我们知道，在RTP包中包头字节往往占到80％以上，因而这将极大的浪费backhaul的带宽和传输效率和时延，因此需要在新的网络架构中重新考虑一套头压缩的完整解决方案。

发明内容

鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种对通信报文进行头压缩的方法，通过本发明，能够对接入网和核心网接口之间的数据进行高效的压缩，从而节省该接口的传输带宽，降低用户面的传输时延，提高业务数据传输的资源使用效率。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明一种对通信报文进行头压缩的方法，其包括：

A、定义无线接口用户面的协议栈；

B、基于所述定义的协议栈对接入网和核心网接口之间的数据包进行头压缩处理。

其中，所述步骤A具体包括：

A1、在UE与ERS中的IP层之下，层2之上设置AHC层，用于实现点到点的压缩功能；以及，

A2、在ERS与IAGW中的路由层之上设置NHC层，用于实现端到端的压缩功能。

其中，所述步骤A2具体包括：

A21、在ERS与IAGW中的隧道封装层之下，IP层之上设置NHC层，用于实现端到端的压缩功能；

或，

A22、在ERS与IAGW中的IP层之下，MPLS层之上设置NHC层，用于实现端到端的压缩功能。

其中，所述步骤A具体包括：

A3、在UE以及ERS中的IP层之下，层2之上设置AHC层，用于实现点到点的压缩功能；以及，

A4、在ERS与IN中的路由层之上设置NHC层，用于实现端到端的压缩功能；

或，

A5、在UE的IP层之下、层2之上，以及在IN中的IP层之上设置AHC层，用于实现点到点的压缩功能；以及，

A6、在IN与IAGW中的路由层之上设置NHC层，用于实现端到端的压缩功能；

或，

A7、在UE的IP层之下、层2之上，以及在IN中的IP层之上设置AHC层，用于实现点到点的压缩功能。

其中，所述步骤A4具体包括：

A41、在ERS与IN中的隧道封装层之下，IP层之上设置NHC层，用于实现端到端的压缩功能；

或，

A42、在ERS与IN中的IP层之下，MPLS层之上设置NHC层，用于实现端到端的压缩功能。

其中，所述步骤A6具体包括：

A61、在IN与IAGW中的隧道封装层之下，IP层之上设置NHC层，用于实现端到端的压缩功能；

或，

A62、在I N与IAGW中的IP层之下，MPLS层之上设置NHC层，用于实现端到端的压缩功能。

其中，在执行步骤B之前包括：

B01、在UE通过发起连接建立过程建立UE和ERS之间、ERS与IAGW之间的传输承载的过程中，通过连接建立信令携带压缩算法和压缩参数，并逐级分段协商和确定头压缩算法和参数；

或，

B02、在UE通过发起连接建立过程建立UE和ERS之间、ERS与IN之间、IN与IAGW之间的传输承载的过程中，通过连接建立信令携带压缩算法和压缩参数，并逐级分段协商和确定头压缩算法和参数。

其中，当对上行数据进行压缩处理时，所述步骤B具体包括：

B1、所述UE的AHC层对用户发送的所述IP数据包进行头压缩，并将压缩后的数据包发给ERS；

B2、所述ERS的AHC层对接收到的数据包进行解压缩，恢复出原始的IP数据包，并通过隧道封装层将所恢复出的IP数据包进行隧道封装协议处理后，发给NHC层；

B3、所述NHC层根据协商后的网络压缩算法对接收到的数据包进行头压缩处理，并通过IP/L2/L1处理层将所述进行头压缩处理后的数据包，经路由网络发送给所述IAGW；

B4、所述IAGW通过NHC层对接收到的数据包进行解压缩，并通过隧道封装层解封装处理后，发送给外网。

其中，当对上行数据进行压缩处理时，所述步骤B具体包括：

B5、所述UE的AHC层对用户发送的所述IP数据包进行头压缩，并将压缩后的数据包发给ERS；

B6、所述ERS的AHC层对接收到的数据包进行解压缩，恢复出原始的IP数据包，并通过隧道封装层将所恢复出的IP数据包进行隧道封装协议处理后，发给NHC层；

B7、所述NHC层根据协商后的网络压缩算法对接收到的数据包进行头压缩处理，并通过IP/L2/L1处理层将所述进行头压缩处理后的数据包，经路由网络发送给所述IN；

B8、所述IN通过NHC层对接收到的数据包进行解压缩，并通过隧道封装层处理后，发送给IAGW；

B9、所述IAGW对接收的数据包进行解封装处理后，发送给外网；

或，

B10、所述UE的AHC层对用户发送的所述IP数据包进行头压缩，并将压缩后的数据包发给ERS；

B11、所述ERS将接收到的数据包转发给IN；

B12、所述IN的AHC层对接收到的数据包进行解压缩，恢复出原始的IP数据包，并Relay到Upper Layer层将所恢复出的IP数据包进行隧道封装协议处理后，发给NHC层；

B13、所述NHC层根据协商后的网络压缩算法对接收到的数据包进行头压缩处理，并通过IP/L2/L1处理层将所述进行头压缩处理后的数据包，经路由网络发送给所述IAGW；

B14、所述IAGW通过NHC层对接收到的数据包进行解压缩，并通过隧道封装层对接收的数据包进行解封装处理后，发送给外网；

或，

B15，所述UE的AHC层对用户发送的所述IP数据包进行头压缩，并将压缩后的数据包发给ERS；

B16、所述ERS将接收到的数据包转发给IN；

B17，所述IN的AHC层对接收到的数据包进行解压缩，恢复出原始的IP数据包，并通过隧道封装层将所恢复出的IP数据包进行隧道封装协议处理后，经路由网络发送给所述IAGW；

B18、所述IAGW对接收的数据包进行解封装处理后，发送给外网。

其中，当对下行数据进行压缩处理时，所述步骤B具体包括：

B19、所述IAGW的NHC对接收到的经过隧道封装的下行IP数据包进行头压缩，并将压缩后的数据包发给ERS；

B20、所述ERS的NHC层对接收到的数据包进行解压缩，经隧道解封装后恢复出原始的IP数据包，并转交给AHC层；

B21、所述AHC层根据协商后的压缩算法对接收到的数据包进行头压缩处理，并通过L1处理层将所述进行头压缩处理后的数据包，经网络发送给所述UE；

B22、所述UE通过AHC层对接收到的数据包进行解压缩，然后发送给上层进行处理。

其中，当对下行数据进行压缩处理时，所述步骤B具体包括：

B23、所述IAGW将接收到的下行IP数据包转发给IN；

B24、所述IN的NHC对接收到的下行IP数据包进行头压缩，并经路由网络将压缩后的数据包发给ERS；

B25、所述ERS的NHC对接收到的数据包进行解压缩，并通过解隧道封装将所恢复出的IP数据包转交给AHC层；

B26、所述ERS的AHC层对接收到的数据包进行头压缩处理，并通过L1处理层将所述进行头压缩处理后的数据包，经网络发送给所述UE；

B27、所述UE的AHC层对接收到的数据包进行解压缩，然后发送给上层进行处理；

或，

B28、所述IAGW的NHC对接收到的隧道封装后的下行IP数据包进行头压缩，并将压缩后的数据包发给IN；

B29、所述IN的NHC对接收到的数据包进行解压缩，并通过隧道封装层将所恢复出的IP数据包进行解隧道封装处理后，发给AHC层；

B30、所述AHC层对接收到的数据包进行头压缩处理，并通过IP/L2/L1处理层将所述进行头压缩处理后的数据包，经路由网络发送给所述ERS；

B31、所述ERS将接收到的数据包转发给UE；

B32、所述UE的AHC层对接收到的数据包进行解压缩，然后发送给上层进行处理；

或，

B33、所述IN将接收到的下行数据包发给AHC层进行头压缩处理，经压缩处理后的数据包经路由网络到达ERS；

B34、所述ERS将接收到的数据包转发给UE；

B35、所述UE的AHC层将接收到的数据包进行解压缩处理，并将恢复的原始IP包转发给上层进行处理。

其中，所述压缩算法包括：点到点的压缩算法，和/或端到端的压缩算法。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的方法首先定义无线接口用户面的协议栈；然后基于所述定义的协议栈对接入网和核心网接口之间的数据包进行头压缩处理。通过本发明，能够对接入网和核心网接口之间的数据进行高效的压缩，从而节省该接口的传输带宽，降低用户面的传输时延，提高业务数据传输的资源使用效率。

附图说明

图1为目前UMTS系统的结构示意图；

图2为目前UTRAN网络的结构示意图；

图3为目前3G提出的两层节点网络架构示意图；

图4为目前3G提出的三层节点网络架构示意图；

图5为目前3G提出的用户面协议栈结构示意图；

图6为本发明提供的第一实施例的流程图；

图7为针对本发明第一实施例，提供的基于两层节点网络架构定义的用户面协议栈的结构示意图；

图8为针对本发明第二实施例，提供的基于三层节点网络架构定义的用户面协议栈的结构示意图；

图9为针对本发明第三实施例，提供的基于三层节点网络架构定义的用户面协议栈的结构示意图；

图10为针对本发明第四实施例，提供的基于三层节点网络架构定义的用户面协议栈的结构示意图。

具体实施方式

本发明涉及一种对通信报文进行头压缩的方法，其核心是：定义无线接口用户面的协议栈；基于所述定义的协议栈对接入网和核心网接口之间的数据包进行头压缩处理。

本发明可以使用各种压缩算法，包括点到点，端到端的算法，如IPHC、ROHC等。

本发明提供的第一实施例，是基于两层节点的架构实现的，在两层节点的架构情况下，网络侧只有两层节点，ERS和IAGW。E-I接口是ERS和IAGW的接口，使用IP传输。本发明的具体实施过程包括：

步骤101，基于3G定义的用户面协议栈定义本发明的无线接口用户面协议栈，如图7所示：

在ERS在空口侧具有物理层(L1)、Lower Layer层、AHC(Air HeaderCompression；空口头压缩)层；在E-I接口侧具有L1层、L2层、IP层、NHC(Network Header Compression；网络头压缩)层、upper Layer层；IAGW在IP层之上增加了NHC层。

其中，所述L1，是演进网络的物理层，可使用OFDM，MIMO等技术，以提高空口频谱效率。

所述Lower Layer，用于实现部分RLC(Radio Link Control；无线链路控制)、MAC(Medium Access Control；媒体接入控制)的功能。

所述Upper Layer层，包括GTP(GPRS Tunnelling Protocol；GPRS隧道协议)、GRE(Generic Routing Encapsulation Protocol；GRE隧道协议)等隧道封装信息，用于实现移动性管理。

所述网络侧和UE中的对等AHC层，AHC在Ux接口上位于IP层之下，层2功能之上，其完成的功能与以前UMTS的实现功能类似，主要用于实现空口IP数据包的头压缩的功能，其使用的压缩算法是专门针对无线链路高误码率、高时延特点而考虑的，该层工作于层2，即IP层之下，实现的是点到点的压缩。其进行头压缩时的处理流程基本类似现有3G中的相应流程。

所述NHC层，其在E-I接口上位于隧道封装层之下，IP层之上，即工作于层3及以上。如果使用了支持层2路由功能的端到端压缩算法，NHC也可以位于IP层之下，层2至上。其主要用于实现ERS和IAGW之间BACKHAUL链路上的头压缩的功能，还可以压缩IAGW中Upper Layer层的报头。实现的是端到端的压缩。NHC工作于回程传输链路，目的是最大化利用回程传输资源，在此接口可以采用多种压缩算法，如可以采用专门适用于有线链路的端到端的头压缩算法。

基于上述定义的协议栈，能够实现无线通信系统中的头压缩功能，具体工作流程包括：

步骤102、在建立传输承载过程中，通过连接建立信令携带压缩算法和压缩参数，并逐级分段协商和确定各处理单元的头压缩算法和参数。

UE通过发起连接建立过程逐步建立UE和ERS之间、ERS与IAGW之间的传输承载，在建立传输承载过程中，通过连接建立信令携带压缩算法(包括点到点，端到端的算法，如IPHC、ROHC等。)和压缩参数，并逐级分段协商和确定IAGW和ERS侧、ERS和UE侧的头压缩算法和参数。步骤102的具体实现过程如下：

UE发起连接建立请求到ERS，ERS对所述连接建立请求予以确认；

ERS向IAGW请求连接建立，IAGW对ERS予以确认；

IAGW请求ERS建立E-I口的传输承载，在请求消息中携带有所述的NHC的压缩算法和压缩参数，ERS收到后将请求UE建立Ux口的传输承载，在请求消息中携带有所述的AHC的压缩算法和压缩参数；

UE在接收到这些AHC压缩算法和参数后将其保存在UE中，并要同UE支持的压缩算法和能力比较，如果支持该压缩算法和能力，则UE在给ERS的传输承载建立响应消息中进行确认，ERS收到UE的确认后将对所述的NHC压缩算法和参数与自身支持的压缩算法和能力比较，如果确认成功，则在给IAGW的传输承载建立响应消息中进行确认。

经过上述协商后，步骤103、UE根据应用层IP流的特征按照所协商的压缩算法建立Context(上下文)。

Context建立起来后，就能够根据所述压缩算法对基于所述上下文承载的所有IP数据包进行压缩处理。其中上行数据的处理过程执行如下步骤：

步骤104、基于所述建立的Context，UE用户面开始发送IP数据包到用户面协议栈的AHC层。

步骤105、所述AHC层对所述IP数据包进行头压缩，并通过LowerLayer/L1层，将压缩后的数据包发给ERS。

步骤106、所述ERS对接收到的数据包进行解压缩，恢复出原始的IP数据包；并经过relay模块，发给E-I接口ERS侧的Upper Layer层。

步骤107、所述Upper Layer层对所述数据包进行隧道封装协议处理，并将处理后的数据包发给NHC层。

步骤108、所述NHC层根据协商后的网络压缩算法对Upper Layer下发的数据包进行头压缩，并将所述进行头压缩后的数据包发送给所述IP/L2/L1层。

步骤109、所述IP/L2/L1层经过路由网络，将接收到的数据包转发给IAGW。

步骤110、所述IAGW对接收到的数据包依次进行解压缩、解隧道封装处理，还原出应用的IP数据包，并将所述恢复出的数据包通过X接口转发到外网。

由上述对上行数据进行头压缩处理过程，可以看到：本发明对上行数据进行了两次头压缩、两次解压缩的处理，也就是说，采用分段/分层压缩的方法，对Ux接口和E-I接口都进行数据头压缩，从而节省了IAGW与ERS之间的回程传输带宽，减少了数据包的传输时延和传输包的损失。本发明对下行数据的处理过程与上述处理过程基本一致，同样进行两次头压缩、两次解压缩的处理，不同之处在于：下行的IP数据包首先到IAGW，经过隧道封装、压缩，路由到ERS，经过解压缩后再经过空口AHC的压缩传给UE，直到UE的AHC解出该应用IP数据包传给上层。具体实现过程如下：

步骤301、所述IAGW的NHC对接收到的经过隧道封装的下行IP数据包进行头压缩，并将压缩后的数据包发给ERS；

步骤302、所述ERS的NHC层对接收到的数据包进行解压缩，并解隧道封装后发给AHC层；

步骤303、所述AHC层根据协商后的AHC压缩算法对接收到的数据包进行头压缩处理，并通过L1处理层将所述进行头压缩处理后的数据包，经网络发送给所述UE；

步骤304、所述UE通过AHC层对接收到的数据包进行解压缩，恢复原始数据包后发送给上层进行处理。

本发明提供的第二实施例，是基于三层节点的架构实现的，在三层节点的架构(ERS-IN-IAGW)情况下，网络侧有三层节点，ERS、IN和IAGW。本发明的具体实施过程包括：

步骤201，本发明基于3G定义的用户面协议栈定义了本发明的无线接口用户面协议栈。

例如，图8给出了NHC一端放到ERS，另一端位于IN；AHC一端放到UE，另一端位于ERS中的协议栈。

AHC层设置在UE以及ERS中的IP层之下，层2之上，用于实现点到点的压缩功能；NHC层设置在ERS与IN中的隧道封装层之下，IP层之上，用于实现端到端的压缩功能。

下面以如图8所示的协议栈为例，描述基于三层节点的架构实现无线通信系统中的头压缩的工作流程包括：

步骤202、UE通过发起连接建立过程逐步建立UE和ERS之间、ERS和IN之间，以及IN和IAGW之间的传输承载，在建立传输承载过程中，通过连接建立信令携带压缩算法和压缩参数，并逐级分段协商和确定IN和ERS侧、ERS和UE侧的头压缩算法和参数。其具体实施过程与上述实施例中的步骤102的实施过程类似，不再详细描述。

经过上述协商后，UE就可以根据应用层IP流的特征按照压缩算法建立Context(上下文)，Context建立起来后在该承载上的所有IP流就可以根据所述压缩算法进行压缩处理。其中上行数据的处理过程执行如下步骤：

步骤203、UE用户面开始发送IP数据包到AHC层。

步骤204、所述AHC层对所述IP数据包进行头压缩，并通过LowerLayer/L1层，将压缩后的数据包发给ERS。

步骤205、所述ERS对接收到的数据包进行解压缩，恢复出原始的IP数据包；并经过relay模块，发给E-I接口ERS侧的Upper Layer层。

步骤206、所述Upper Layer层对所述数据包进行隧道封装协议处理，并将处理后的数据包发给NHC层。

步骤207、所述NHC层根据协商后的网络压缩算法对Upper Layer下发的数据包进行头压缩，并将所述进行头压缩后的数据包发送给所述IP/L2/L1层。

步骤208、所述IP/L2/L1层经过路由网络，将接收到的数据包转发给IN。

步骤209、所述IN对接收到的数据包依次进行解压缩、解隧道封装处理，还原出应用的IP数据包，并经过relay模块，发给I-I接口IN侧的UpperLayer层。

步骤210、所述Upper Layer层对所述数据包进行隧道封装协议处理，并将处理后的数据包发送给I-I接口IN侧的所述IP/L2/L1层。

步骤211、所述IP/L2/L1层经过路由网络，将接收到的数据包转发给IAGW。

步骤212、所述IAGW对接收到的数据包依次进行解隧道封装处理，还原出应用的IP数据包，并将所述恢复出的数据包通过X接口转发到外网。

本发明提供的第二实施例中，对下行数据的处理过程与上述处理过程基本一致，同样进行两次头压缩、两次解压缩的处理，不同之处在于：下行的IP数据包首先到IAGW，然后由IAGW传送到IN后，经过隧道封装、压缩，路由到ERS，经过ERS解压缩后再经过空口AHC的压缩后，传给UE，直到UE的AHC解出该应用IP数据包传给上层。具体实施过程如下：

步骤401、所述IAGW将接收到的下行IP数据包转发给IN；

步骤402、所述IN的NHC对接收到的经过隧道封装的下行IP数据包进行头压缩，并经路由网络将压缩后的数据包发给ERS；

步骤403、所述ERS的NHC对接收到的数据包进行解压缩，并经过解隧道封装后恢复出原始的IP数据包，转发给AHC层；

步骤404、所述ERS的AHC层对接收到的数据包进行头压缩处理，并通过L1处理层将所述进行头压缩处理后的数据包，经网络发送给所述UE；

步骤405、所述UE的AHC层对接收到的数据包进行解压缩，恢复出原始IP数据包后发送给上层进行处理。

本发明提供的第三实施例，同样基于三层节点的架构实现的，在三层节点的架构(ERS-IN-IAGW)情况下，网络侧有三层节点，ERS、IN和IAGW。本发明的具体实施过程包括：

步骤501，本发明基于3G定义的用户面协议栈定义了本发明的无线接口用户面协议栈。

如图9所示，在所述定义的无线接口用户面协议栈中，AHC层设置在UE的IP层之下，层2之上以及IN中的IP层之上，用于实现点到点的压缩功能；NHC层设置在IN与IAGW中的隧道封装层之下，IP层之上，用于实现端到端的压缩功能。

基于上述定义的协议栈，描述基于三层节点的架构实现无线通信系统中的头压缩的工作流程包括：

步骤502、UE通过发起连接建立过程逐步建立UE和ERS之间、ERS和IN之间，以及IN和IAGW之间的传输承载，在建立传输承载过程中，通过连接建立信令携带压缩算法和压缩参数，并逐级分段协商和确定IAGW和I N侧、IN和UE侧的头压缩算法和参数。其具体实施过程与上述实施例中的步骤102的实施过程类似，不再详细描述。

经过上述协商后，UE就可以根据应用层IP流的特征按照压缩算法建立Context(上下文)，Context建立起来后在该承载上的所有IP流就可以根据所述压缩算法进行压缩处理。其中上行数据的处理过程执行如下步骤：

步骤503、所述UE的AHC层对用户发送的所述IP数据包进行头压缩，并将压缩后的数据包发给ERS；

步骤504、所述ERS将接收到的数据包转发给IN；

步骤505、所述IN的AHC层对接收到的数据包进行解压缩后Relay到Upper Layer层再进行隧道封装，完成后转发给NHC层；

步骤506、所述NHC层根据协商后的网络压缩算法对接收到的数据包进行头压缩处理，并通过IP/L2/L1处理层将所述进行头压缩处理后的数据包，经路由网络发送给所述IAGW；

步骤507、所述IAGW通过NHC层对接收到的数据包进行解压缩，并通过隧道封装层对接收的数据包进行解封装处理后，发送给外网。

本发明提供的第三实施例中，对下行数据的处理过程与上述处理过程基本一致，同样进行两次头压缩、两次解压缩的处理，不同之处在于：下行的IP数据包首先到IAGW，经过隧道封装、NHC层压缩处理后，然后由IAGW传送到IN，经过所述IN依次进行解NHC压缩、解隧道封装、Relay、AHC压缩后路由到ERS，所述ERS将数据包传给UE，直到UE的AHC解出该应用IP数据包传给上层。具体实施过程如下：

步骤601、所述IAGW的NHC对接收到的经过隧道封装的下行IP数据包进行头压缩，并将压缩后的数据包发给IN；

步骤602、所述IN的NHC对接收到的数据包进行解压缩，并通过隧道封装层将所恢复出的IP数据包进行解隧道封装处理后，恢复出原始的IP数据包，经Relay转发给AHC层；

步骤603、所述AHC层对接收到的数据包进行头压缩处理，压缩完成后，通过IP/L2/L1处理层将所述进行头压缩处理后的数据包，经路由网络发送给所述ERS；

步骤604、所述ERS将接收到的数据包转发给UE；

步骤605、所述UE的AHC层对接收到的数据包进行解压缩，恢复出原始的IP数据包后发送给上层进行处理。

在上述实施例中的步骤101、步骤201、步骤501可以看出，所述NHC压缩协议层均设置在IP层之下，这种情况下不能在IP层之上压缩IP报头，其主要目的是为了避免影响端到端的路由和QoS问题。

当IP网络依靠MPLS等来保证端到端的路由和QoS时，即在IP层之下设置有MPLS层时，那么可以将所述NHC压缩协议层设置在IP层以下，MPLS层以上，这样IP报头本身可以得到压缩，同时又不影响路由和QoS。因此所述NHC压缩协议层可以位于路由层之上。这种情况下，对于路由层以上的各层协议报头都可以压缩。具体对上行数据包和下行数据包的处理过程与上述实施例中的相关描述雷同，这里不再详细描述。

本发明提供的第四实施例，同样基于三层节点的架构实现的，在三层节点的架构(ERS-IN-IAGW)情况下，网络侧有三层节点，ERS、IN和IAGW。本发明的具体实施过程包括：

步骤701，本发明基于3G定义的用户面协议栈定义了本发明的无线接口用户面协议栈。

如图10所示，在所述定义的无线接口用户面协议栈中，AHC层设置在UE的IP层之下、层2之上，以及在IN中的IP层之上设置AHC层，用于实现点到点的压缩功能。

基于上述定义的协议栈，描述基于三层节点的架构实现无线通信系统中的头压缩的工作流程包括：

步骤702、UE通过发起连接建立过程逐步建立UE和ERS之间、ERS和IN之间，以及IN和IAGW之间的传输承载，在建立传输承载过程中，通过连接建立信令携带压缩算法和压缩参数，并逐级分段协商和确定IN和UE侧的头压缩算法和参数。其具体实施过程与上述实施例中的步骤102的实施过程类似，不再详细描述。

经过上述协商后，UE就可以根据应用层IP流的特征按照压缩算法建立Context(上下文)，Context建立起来后在该承载上的所有IP流就可以根据所述压缩算法进行压缩处理。其中上行数据的处理过程执行如下步骤：

步骤703、所述UE的AHC层对用户发送的所述IP数据包进行头压缩，并将压缩后的数据包发给ERS；

步骤704、所述ERS将接收到的数据包转发给IN；

步骤705、所述IN的AHC层对接收到的数据包进行解压缩，恢复出原始的IP数据包，并通过隧道封装层将所恢复出的IP数据包进行隧道封装协议处理后，经路由网络发送给所述IAGW；

步骤706、所述IAGW对接收的数据包进行解封装处理后，发送给外网。

本发明提供的第四实施例中，对下行数据的处理过程与上述处理过程基本一致，同样进行一次头压缩、一次解压缩的处理，不同之处在于：下行的IP数据包首先到IAGW，经过隧道封装后转发给IN，所述IN进行AHC压缩处理后，然后由ERS传送到UE，经过所述UE进行解AHC压缩处理后，将解出的应用IP数据包传给上层。具体实施过程如下：

步骤801、所述IAGW将接收到的下行IP数据包经过隧道封装后转发给IN；

步骤802、所述IN将接收到的经过隧道封装的下行数据包进行解隧道封装后发给AHC层进行头压缩处理，经压缩处理后的数据包经路由网络到达ERS；

步骤803、所述ERS将接收到的数据包转发给UE；

步骤804、所述UE的AHC层将接收到的数据包进行解压缩处理，并将恢复的原始IP包转发给上层进行处理。

由上述本发明的具体实施方案可以看出，使用本发明提供的压缩方法，可以对用户设备和接入网络之间、接入网和核心网接口之间的数据包分段进行头压缩处理，节省了该接口的传输带宽，降低了用户面的传输时延，提高业务数据传输的资源使用效率，主要效益体现在：

本发明采用分段/分层压缩的方法，能够对Ux口和E-I口的数据都进行头压缩，从而节省IAGW与ERS之间的回程传输带宽，减少数据包的传输时延和传输包的损失。避免了现有技术单纯将压缩放到CN或者RAN(RadioAccess Network；无线接入网络)所带来的传输时延对头压缩效率所造成的影响。

在未来的演进网络中，随着上下行数据速率的爆炸性增长，以及CS域取消后Voice Over IP的大量应用的数据传输，Ux和E-I接口之间的传输带宽将变得非常宝贵，在这两个接口之间都引入包压缩是非常切合实际的想法，特别是在现有压缩算法对Voice Over IP有非常高的压缩比的情况下，在E-I接口引入包头压缩更是有非常大的意义，本发明方案正好解决了这个问题。而且，本发明满足了演进的全IP网络的高速率、低时延、大量Voip的传输要求。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1、一种对通信报文进行头压缩的方法，其特征在于，包括：

A、定义无线接口用户面的协议栈；

B、基于所述定义的协议栈对接入网和核心网接口之间的数据包进行头压缩处理。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A具体包括：

A1、在UE与ERS中的IP层之下，层2之上设置AHC层，用于实现点到点的压缩功能；以及，

A2、在ERS与IAGW中的路由层之上设置NHC层，用于实现端到端的压缩功能。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤A2具体包括：

A21、在ERS与IAGW中的隧道封装层之下，IP层之上设置NHC层，用于实现端到端的压缩功能；

或，

A22、在ERS与IAGW中的IP层之下，MPLS层之上设置NHC层，用于实现端到端的压缩功能。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A具体包括：

A3、在UE以及ERS中的IP层之下，层2之上设置AHC层，用于实现点到点的压缩功能；以及，

A4、在ERS与IN中的路由层之上设置NHC层，用于实现端到端的压缩功能；

或，

A5、在UE的IP层之下、层2之上，以及在IN中的IP层之上设置AHC层，用于实现点到点的压缩功能；以及，

A6、在IN与IAGW中的路由层之上设置NHC层，用于实现端到端的压缩功能；

或，

A7、在UE的IP层之下、层2之上，以及在IN中的IP层之上设置AHC层，用于实现点到点的压缩功能。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤A4具体包括：

A41、在ERS与IN中的隧道封装层之下，IP层之上设置NHC层，用于实现端到端的压缩功能；

或，

A42、在ERS与IN中的IP层之下，MPLS层之上设置NHC层，用于实现端到端的压缩功能。

6、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤A6具体包括：

A61、在IN与IAGW中的隧道封装层之下，IP层之上设置NHC层，用于实现端到端的压缩功能；

或，

A62、在IN与IAGW中的IP层之下，MPLS层之上设置NHC层，用于实现端到端的压缩功能。

7、根据权利要求2或4所述的方法，其特征在于，在执行步骤B之前包括：

B01、在UE通过发起连接建立过程建立UE和ERS之间、ERS与IAGW之间的传输承载的过程中，通过连接建立信令携带压缩算法和压缩参数，并逐级分段协商和确定头压缩算法和参数；

或，

B02、在UE通过发起连接建立过程建立UE和ERS之间、ERS与IN之间、IN与IAGW之间的传输承载的过程中，通过连接建立信令携带压缩算法和压缩参数，并逐级分段协商和确定头压缩算法和参数。

8、根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当对上行数据进行压缩处理时，所述步骤B具体包括：

B1、所述UE的AHC层对用户发送的所述IP数据包进行头压缩，并将压缩后的数据包发给ERS；

B2、所述ERS的AHC层对接收到的数据包进行解压缩，恢复出原始的IP数据包，并通过隧道封装层将所恢复出的IP数据包进行隧道封装协议处理后，发给NHC层；

B3、所述NHC层根据协商后的网络压缩算法对接收到的数据包进行头压缩处理，并通过IP/L2/L1处理层将所述进行头压缩处理后的数据包，经路由网络发送给所述IAGW；

B4、所述IAGW通过NHC层对接收到的数据包进行解压缩，并通过隧道封装层解封装处理后，发送给外网。

9、根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当对上行数据进行压缩处理时，所述步骤B具体包括：

B5、所述UE的AHC层对用户发送的所述IP数据包进行头压缩，并将压缩后的数据包发给ERS；

B6、所述ERS的AHC层对接收到的数据包进行解压缩，恢复出原始的IP数据包，并通过隧道封装层将所恢复出的IP数据包进行隧道封装协议处理后，发给NHC层；

B7、所述NHC层根据协商后的网络压缩算法对接收到的数据包进行头压缩处理，并通过IP/L2/L1处理层将所述进行头压缩处理后的数据包，经路由网络发送给所述IN；

B8、所述IN通过NHC层对接收到的数据包进行解压缩，并通过隧道封装层处理后，发送给IAGW；

B9、所述IAGW对接收的数据包进行解封装处理后，发送给外网；

或，

B10、所述UE的AHC层对用户发送的所述IP数据包进行头压缩，并将压缩后的数据包发给ERS；

B11、所述ERS将接收到的数据包转发给IN；

B12、所述IN的AHC层对接收到的数据包进行解压缩，恢复出原始的IP数据包，并Relay到Upper Layer层将所恢复出的IP数据包进行隧道封装协议处理后，发给NHC层；

B13、所述NHC层根据协商后的网络压缩算法对接收到的数据包进行头压缩处理，并通过IP/L2/L1处理层将所述进行头压缩处理后的数据包，经路由网络发送给所述IAGW；

B14、所述IAGW通过NHC层对接收到的数据包进行解压缩，并通过隧道封装层对接收的数据包进行解封装处理后，发送给外网；

或，

B15，所述UE的AHC层对用户发送的所述IP数据包进行头压缩，并将压缩后的数据包发给ERS；

B16、所述ERS将接收到的数据包转发给IN；

B17，所述IN的AHC层对接收到的数据包进行解压缩，恢复出原始的IP数据包，并通过隧道封装层将所恢复出的IP数据包进行隧道封装协议处理后，经路由网络发送给所述IAGW；

B18、所述IAGW对接收的数据包进行解封装处理后，发送给外网。

10、根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当对下行数据进行压缩处理时，所述步骤B具体包括：

B19、所述IAGW的NHC对接收到的经过隧道封装的下行IP数据包进行头压缩，并将压缩后的数据包发给ERS；

B20、所述ERS的NHC层对接收到的数据包进行解压缩，经隧道解封装后恢复出原始的IP数据包，并转交给AHC层；

B21、所述AHC层根据协商后的压缩算法对接收到的数据包进行头压缩处理，并通过L1处理层将所述进行头压缩处理后的数据包，经网络发送给所述UE；

B22、所述UE通过AHC层对接收到的数据包进行解压缩，然后发送给上层进行处理。

11、根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当对下行数据进行压缩处理时，所述步骤B具体包括：

B23、所述IAGW将接收到的下行IP数据包转发给IN；

B24、所述IN的NHC对接收到的下行IP数据包进行头压缩，并经路由网络将压缩后的数据包发给ERS；

B25、所述ERS的NHC对接收到的数据包进行解压缩，并通过解隧道封装将所恢复出的IP数据包转交给AHC层；

B26、所述ERS的AHC层对接收到的数据包进行头压缩处理，并通过L1处理层将所述进行头压缩处理后的数据包，经网络发送给所述UE；

B27、所述UE的AHC层对接收到的数据包进行解压缩，然后发送给上层进行处理；

或，

B28、所述IAGW的NHC对接收到的隧道封装后的下行IP数据包进行头压缩，并将压缩后的数据包发给IN；

B29、所述IN的NHC对接收到的数据包进行解压缩，并通过隧道封装层将所恢复出的IP数据包进行解隧道封装处理后，发给AHC层；

B30、所述AHC层对接收到的数据包进行头压缩处理，并通过IP/L2/L1处理层将所述进行头压缩处理后的数据包，经路由网络发送给所述ERS；

B31、所述ERS将接收到的数据包转发给UE；

B32、所述UE的AHC层对接收到的数据包进行解压缩，然后发送给上层进行处理；

或，

B33、所述IN将接收到的下行数据包发给AHC层进行头压缩处理，经压缩处理后的数据包经路由网络到达ERS；

B34、所述ERS将接收到的数据包转发给UE；

B35、所述UE的AHC层将接收到的数据包进行解压缩处理，并将恢复的原始IP包转发给上层进行处理。

12、根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述压缩算法包括：点到点的压缩算法，和/或端到端的压缩算法。

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